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由灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)引起的灰霉病是一种典型的气传病害,可通过空气、水和农事作业传播,是蔬菜、水果种植上最为常见的一类低温高湿型病害。具有广谱的侵染性,可侵染400多种经济作物,造成严重的经济损失。
在致病过程中,病原菌会分泌许多效应蛋白,这些效应蛋白在病原菌与寄主的相互作用中起重要作用。目前外泌蛋白的功能研究主要集中于经典外泌蛋白,非经典外泌蛋白研究较少,而生物信息数据研究表明,病原菌中存在着大量的非经典外泌蛋白,其功能尚不清楚。
在本研究中,首次对灰霉菌的外泌蛋白进行了质谱分析,通过农杆菌介导的烟草瞬时表达和一系列生物信息学比对分析,获得了导致烟叶细胞坏死的非经典外泌蛋白BcRicin。通过亚细胞定位和质壁分离试验我们发现BcRicin定位于植物的细胞膜上。为进一步阐明BcRicin和植物防御反应之间的关系:通过检测BcRicin在烟草中瞬时表达后,灰霉菌的侵染病斑直径,生物量、胼胝质的积累以及与几个与防御相关基因的表达水平,发现:BcRicin具有激发子的功能,能够介导植物的防御反应且BcRicin在本氏烟中的表达能够介导寄主对真菌的抗性。
BcRicin在孢子萌发阶段表达水平显著下降,而在侵染阶段显著上调,说明BcRicin在灰霉菌的侵染过程中发挥着重要的作用。为确定BcRicin在灰霉菌的侵染过程中的作用。我们对灰霉菌中的BcRicin进行基因敲除试验和回补试验。发现:与野生型相比,ΔBcRicin在菌丝生长速率、孢子产量及菌核数等方面,并无明显的表型上的差异。但在致病性方面,ΔBcRicin的致病力下降,而ΔBcRicin-C恢复至野生型的水平,以上结果表明BcRicin在灰霉菌侵染的过程中确实发挥着重要作用。
为进一步明确BcRicin的作用机制,对通过Co-IP和质谱鉴定分析到的预测蛋白BcERV29进行基因敲除与回补,发现:与野生型比,ΔBcERV29在菌丝生长速率、孢子产量及菌核数等方面无明显的表型上的差异;但其在氧化压力和渗透压上有一定的敏感性;却在致病性方面,ΔBcERV29的致病力下降,而ΔBcERV29-C在上述方面均恢复至野生型的水平。但酵母双杂交试验表明BcRicin和BcERV29之间并无直接互作。对ΔBcERV29-BcRicin-GFP的Western-blot发现:BcERV29的缺失并不影响BcRicin的外泌,而通过对ΔBcERV29和野生型外泌蛋白的蛋白凝胶银染结果发现ΔBcERV29的外泌蛋白与野生型的外泌蛋白有一定的差异,故推测BcERV29的缺失之所以不影响BcRicin的外泌是由于有其他蛋白替代了它的功能。研究效应蛋白BcRicin的功能及其作用机制,将有助于更好地了解植物病原菌与寄主植物之间相互作用的分子机制。提供预防和控制植物真菌病害的新思路和策略。
在致病过程中,病原菌会分泌许多效应蛋白,这些效应蛋白在病原菌与寄主的相互作用中起重要作用。目前外泌蛋白的功能研究主要集中于经典外泌蛋白,非经典外泌蛋白研究较少,而生物信息数据研究表明,病原菌中存在着大量的非经典外泌蛋白,其功能尚不清楚。
在本研究中,首次对灰霉菌的外泌蛋白进行了质谱分析,通过农杆菌介导的烟草瞬时表达和一系列生物信息学比对分析,获得了导致烟叶细胞坏死的非经典外泌蛋白BcRicin。通过亚细胞定位和质壁分离试验我们发现BcRicin定位于植物的细胞膜上。为进一步阐明BcRicin和植物防御反应之间的关系:通过检测BcRicin在烟草中瞬时表达后,灰霉菌的侵染病斑直径,生物量、胼胝质的积累以及与几个与防御相关基因的表达水平,发现:BcRicin具有激发子的功能,能够介导植物的防御反应且BcRicin在本氏烟中的表达能够介导寄主对真菌的抗性。
BcRicin在孢子萌发阶段表达水平显著下降,而在侵染阶段显著上调,说明BcRicin在灰霉菌的侵染过程中发挥着重要的作用。为确定BcRicin在灰霉菌的侵染过程中的作用。我们对灰霉菌中的BcRicin进行基因敲除试验和回补试验。发现:与野生型相比,ΔBcRicin在菌丝生长速率、孢子产量及菌核数等方面,并无明显的表型上的差异。但在致病性方面,ΔBcRicin的致病力下降,而ΔBcRicin-C恢复至野生型的水平,以上结果表明BcRicin在灰霉菌侵染的过程中确实发挥着重要作用。
为进一步明确BcRicin的作用机制,对通过Co-IP和质谱鉴定分析到的预测蛋白BcERV29进行基因敲除与回补,发现:与野生型比,ΔBcERV29在菌丝生长速率、孢子产量及菌核数等方面无明显的表型上的差异;但其在氧化压力和渗透压上有一定的敏感性;却在致病性方面,ΔBcERV29的致病力下降,而ΔBcERV29-C在上述方面均恢复至野生型的水平。但酵母双杂交试验表明BcRicin和BcERV29之间并无直接互作。对ΔBcERV29-BcRicin-GFP的Western-blot发现:BcERV29的缺失并不影响BcRicin的外泌,而通过对ΔBcERV29和野生型外泌蛋白的蛋白凝胶银染结果发现ΔBcERV29的外泌蛋白与野生型的外泌蛋白有一定的差异,故推测BcERV29的缺失之所以不影响BcRicin的外泌是由于有其他蛋白替代了它的功能。研究效应蛋白BcRicin的功能及其作用机制,将有助于更好地了解植物病原菌与寄主植物之间相互作用的分子机制。提供预防和控制植物真菌病害的新思路和策略。